C# 程序集

一、概述

  1. 程序集是.NET应用程序的部署单元

    程序集是.NET应用程序的部署单元。
    程序集是自我描述的安装单元，由一个或多个文件组成。
    通常扩展名是EXE或DLL的.NET可执行程序称为程序集。
    .NET程序集包含元数据。

  2. 程序集的特性
    • 程序集是自我描述的。
    • 版本的相互依赖性在程序集的清单中记录。
    • 程序集可以并行加载。
    • 应用程序使用应用程序域来确保其独立性。
    • 安装简单。

  3. 程序集的结构

    程序集由描述它的元数据、描述导出类型和方法的类型元数据、MSIL代码和资源组成。

  4. 程序集的清单
    程序集清单是元数据的一部分，描述了程序集和引用它所需要的所有信息和依赖关系。
    • 标识（名称、版本、文化和公钥）。
    • 属于该程序集的一个文件列表。
    • 引用程序集的列表。
    • 一组许可请求——运行这个程序集所需要的许可。
    • 导出的类型。

  5. 命名空间和程序集

    命名空间完全独立于程序集。
    在一个程序集中可以有不同的命名空间，一个命名空间也可以分布在多个程序集中。
    命名空间是类名的一种扩展，属于类名范畴。

  6. 私有和共享程序集
    私有程序集在应用程序所在目录下或子目录中。
    私有程序集需要注意命名冲突。
    使用共享程序集时，需要注意：程序集必须是唯一的，有强名（唯一的名称，强制的版本号）

  7. 辅助程序集
    辅助程序集是只包含资源的程序集，它尤其适用于本地化。

  8. 查看程序集
    ildasm，这是一个MSIL反汇编程序。命令行运行ildasm，把程序集作为其参数或File|Open菜单。
    还有.NET Reflector是用于分析程序集的工具。

二、构建程序集

  1. 创建模块和程序集

    模块是一个没有程序集特性的DLL。

    csc /target:module hello.cs
    创建模块hello.netmodule
    ildasm hello.netmodule查看这个模块。

    /addmodule选项，可以把模块添加到现有的程序集中。

    创建一个A.cs类文件，然后csc /target:module A.cs编译，生成了A.netmodule文件，它不包括程序集的信息；下面生成一个程序集B，它包括模块A.netmodule，命令如下：csc /target:library /addmodule:A.netmodule /out:B.dll，然后使用IL查看程序集：ildasm B.dll；如图所示：
    B.dll

    在使用IL查看程序集时，只能找到一个清单。

    模块的作用是更快地启动程序集，因为不是所有类都在一个文件中，模块只在需要时加载。另外可以使程序集可以使用多种编程语言来创建。

  2. 程序集的属性
    • ./Solution Explorer/Properties/AssemblyInfo.cs文件，可以使用一般的源代码编辑器配置程序集的属性。
    • assembly前缀把属性标记为全局属性。
    • 程序集的全局属性与特定的语言元素无关，用于程序集属性的参数是命名空间System.Reflection、System.Runtime.Compiler Services、System.Runtime.InteropServices中的类。
    • System.Reflection命名空间中定义的程序集属性列表：

    System.Reflection命名空间中定义的程序集属性
    在VS中，可以右键项目 - 属性 - 应用程序设置 - 程序集信息 来配置这些属性：

    设置程序集属性1

    设置程序集属性2

  3. 动态加载和创建程序集
    在开发期间，添加对程序集的引用，该程序集中的类型就可用于编译器。
    可以变成加载程序集。为此可以使用类Assembly的静态方法Load()，这个方法是重载的，可以使用AssemblyName给它传送程序集的名称或字节数组。
    例子：使用WPF，输入代码，点击按钮执行并将结果显示到TextBlock中。
    UI

    创建类CodeProvider，定义方法CompileAndRun()，编译文本框中的代码，启动所生成的方法。代码如下：

    using System;
using System.CodeDom.Compiler;
using System.IO;
using System.Reflection;
using System.Text;
using Microsoft.CSharp;
namespace 动态加载和创建程序集
{
public class CodeProvider
{
    private string prefix =
        "using System;" +
        "public static class Driver" +
        "{" +
        "public static void Run()" +
        "{";

    private string postfix =
        "}" +
        "}";
    public string CompileAndRun(string input, out bool hasError)
    {
        hasError = false;
        string returnData = null;

        CompilerResults results = null;
        using (CSharpCodeProvider provider = new CSharpCodeProvider())
        {
            CompilerParameters options = new CompilerParameters();
            options.GenerateInMemory = true;

            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            sb.Append(prefix);
            sb.Append(input);
            sb.Append(postfix);

            results = provider.CompileAssemblyFromSource(
                options, sb.ToString());
        }

        if(results.Errors.HasErrors)
        {
            hasError = true;
            StringBuilder errorMessage = new StringBuilder();
            foreach (CompilerError error in results.Errors)
            {
                errorMessage.AppendFormat("{0} {1}", error.Line, error.ErrorText);
            }

            returnData = errorMessage.ToString();
        }
        else
        {
            TextWriter temp = Console.Out;
            StringWriter writer = new StringWriter();
            Console.SetOut(writer);
            Type driverType = results.CompiledAssembly.GetType("Driver");

            driverType.InvokeMember("Run", BindingFlags.InvokeMethod | BindingFlags.Static | BindingFlags.Public, null, null, null);
            Console.SetOut(temp);

            returnData = writer.ToString();
        }

        return returnData;
    }

}
}

    按钮的Click事件连接到Compile_Click方法上：实例化CodeProvider类，调用方法CompileAndRun()；从文本框textCode中提取输入，把结果写到TextBlock控件textOutput中：

    private void Compile_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
    {
        CodeProvider driver = new CodeProvider();
        bool isError;
        textOutput.Text = driver.CompileAndRun(textCode.Text, out isError);
        if(isError)
        {
            textOutput.Background = Brushes.Red;
        }
    }

    程序运行结果如图所示：

    程序运行结果

  4. 应用程序域
    .NET的应用程序边界：应用程序域。

    使用托管IL代码，运行库就不能访问同一个进程中的另一个应用程序的内存。多个应用程序可以运行在一个进程的多个应用程序域中。

    AppDomain类用于创建和中断应用程序域，加载和卸载程序集和类型、枚举域中的程序集和线程。

    例子：创建控制台程序AssemblyA，在Main()方法中添加Console.WriteLine()，再添加一个类Demo，其构造函数的参数是两个int值，用AppDomain类创建实例。

    namespace AssemblyA
{
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("Main in domain {0} called", AppDomain.CurrentDomain.FriendlyName); ;
        Console.ReadKey();
    }
}
}
    namespace AssemblyA
{
public class Demo
{
    public Demo(int val1, int val2)
    {
        Console.WriteLine("Constructor with the values {0}, {1}" + " in domain {2} called", val1, val2, AppDomain.CurrentDomain.FriendlyName);
    }
}
}

    运行结果如下图所示：

    AssemblyA运行结果

    接着创建控制台程序DomainTest，首先使用AppDomain类的FriendlyName属性显示当前域的名称；调用CreateDomain()方法，创建一个新的应用程序域New AppDomain，然后把程序集AssemblyA加载到新域中，通过调用ExecuteAssembly()来调用Main()方法：

    namespace DomainTest
{
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        AppDomain currentDomain = AppDomain.CurrentDomain;
        Console.WriteLine(currentDomain.FriendlyName);

        AppDomain secondDomain = AppDomain.CreateDomain("New AppDomain");
        secondDomain.ExecuteAssembly("AssemblyA.exe");
        /*secondDomain.CreateInstance(
            "AssemblyA",
            "AssemblyA.Demo",
            true,
            System.Reflection.BindingFlags.CreateInstance,
            null,
            new object[] { 7, 3 }, null, null, null);*/

        Console.ReadKey();
    }
}
}

    启动程序前先把Assembly.exe复制到当前项目目录下./bin/Debug，运行结果：
    DomainTest运行结果1.png

    看到第二行New AppDomain中新加载的程序集的输出结果里看不到AssemblyA.exe的执行，因为没有创建新的进程；用CreateInstance()替代ExecuteAssembly()方法：它的第一个参数是程序集名称，第二个参数定义了应实例化的类，第三个参数true表示不区分大小写，System.Reflection.BindingFlags.CreateInstance是一个绑定标志枚举值，指定应调用的构造函数；只需要将上面代码secondDomain.ExecuteAssembly("AssemblyA.exe");注释掉，下面/**/中的代码取消注释，运行结果如下：
    DomainTest运行结果2
    在运行期间，主应用程序域会自动创建。ASP.NET为每个运行在Web服务器上的Web应用程序创建一个应用程序域；Internet Explorer创建运行托管控件的应用程序域；对于应用程序，卸载程序集只能通过中断应用程序域来进行。

    如果程序集是动态加载的，且需要在使用完后卸载程序集，应用程序域就是非常有用的。在主程序域中，不能删除已加载的程序集，但可以终止应用程序域，在该应用程序域中加载的所有程序集都会从内存中清除出去。

    修改之前的WPF程序：添加一个新类，使用CreateInstanceAndUnwrap()实例化类CodeDriver，调用CompileAndRun()方法，之后再次卸载新应用程序域。

    namespace 动态加载和创建程序集
{
public class CodeDriverInAppDomain
{
    public string CompileAndRun(string code, out bool hasError)
    {
        AppDomain codeDomain = AppDomain.CreateDomain("CodeDriver");
        CodeDriver codeDriver = (CodeDriver)
            codeDomain.CreateInstanceAndUnwrap(
                "动态加载和创建程序集",
                "动态加载和创建程序集.CodeDriver");
        string result = codeDriver.CompileAndRun(code, out hasError);

        AppDomain.Unload(codeDomain);

        return result;
    }
}
}

    要在另一个应用程序域中访问类CodeDriver，类CodeDriver就必须派生于基类MarshalByRefObject。所以CodeDriver.cs修改：

    namespace 动态加载和创建程序集
{
public class CodeDriver : MarshalByRefObject
{
    ...
}

    按钮事件处理程序可以修改为使用新类CodeDriverInAppDomain：

    private void Compile_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
   //CodeDriver driver = new CodeDriver();
   CodeDriverInAppDomain driver = new CodeDriverInAppDomain();
   bool isError;
   textOutput.Text = driver.CompileAndRun(textCode.Text, out isError);
   if(isError)
   {
       textOutput.Background = Brushes.Red;
   }
}

    使用AppDomain类的GetAssemblies()方法，可以查看应用程序域中加载的程序集。

  5. 共享程序集
    共享程序集必须有一个强名
    共享程序集必须有一个强名，来唯一地标识该程序集。
    强名由以下组成：
    • 程序集本身的名称
    • 版本号
    • 公钥
    • 文化

为了唯一地标识公司中的程序集，应使用命名空间层次结构来给类命名。

查看全局程序集缓存：在`C:Windowsassembly `  目录下 。
程序集查看器可以使用Windows资源管理器查看和删除程序集。`gacutil.exe`工具可以使用命令行安装、卸载和显示程序集。

**创建共享程序集**

建立一个Visual C# Class Library项目SharedDemo；命名空间Wrox.ProCSharp.Assemblies.Sharing，类名SharedDemo。
类的构造函数把文件的所有行都将读取到一个集合中；文件名作为参数传送给构造函数；方法GetQuoteOfTheDay()只返回这个集合的一个随机字符串。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.IO;
namespace Wrox.ProCSharp.Assemblies.Sharing
{
    public class SharedDemo
    {
        private List<string> quotes;
        private Random random;

        public SharedDemo(string filename)
        {
            quotes = new List<string>();
            Stream stream = File.OpenRead(filename);
            StreamReader streamReader = new StreamReader(stream);
            string quote;
            while ((quote = streamReader.ReadLine()) != null)
            {
                quotes.Add(quote);
            }
            streamReader.Close();
            stream.Close();
            random = new Random();
        }

        public string GetQuoteOfTheDay()
        {
            int index = random.Next(1, quotes.Count);
            return quotes[index];
        }
    }
}

要共享这个程序集，需要一个强名，使用强名工具(sn)：sn -k mykey.snk，强名工具生成和编写一个公钥/私钥对，并把改密钥对写到文件中。
在VS中，可以选择签名(signing)选项卡，用项目属性标记程序集。
签名(signing)
设置了signing选项后，重新建立文件后，公钥就在程序集清单中。
程序集清单

**安装共享程序集**

程序集中有了公钥后就可以使用全局程序集缓存工具gacutil及其/i选项把它安装到全局程序集缓存中：
gacutil /i SharedDemo.dll。
用VS配置以后建立的事件命令行，就可以在全局程序集缓存中安装每个成功建立的程序集。

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